Physicists at JILA have made their

Physicists at JILA have made their "quantum crystal" of ultracold molecules more valuable than ever by packing about five times more molecules into it. The denser crystal will help scientists unlock the secrets of magnets and other, more exotic materials.

The crystal is actually a gas of particles trapped in 3-D formation by laser beams. The trap, called an optical lattice, has wells--local regions of low energy--like an egg carton made of light. The researchers maneuvered a single molecule into each well, successfully filling about 25 percent of the crystal. The structure has an advantage over a real crystal, as it is made of scientifically interesting molecules that normally would not crystallize.

Described in the Nov. 6, 2015, issue of Science,* the JILA crystal is useful for studying correlations among the molecules' "spins," or rotations, a quantum behavior related to magnetism. The denser crystal will enable scientists to study and model complex effects such as how spin correlations or entanglement--a quantum link between the properties of separated particles--spread through a large system. Scientists might use these effects, for example, to make novel materials for electronics or other applications.

JILA is operated jointly by the National Institute of Standards and Technology (NIST) and the University of Colorado Boulder.

"The density in the crystal is now high enough to introduce long-range order, so the molecules behave as an interconnected system instead of just a collection of isolated particles," JILA/NIST Fellow Jun Ye says. "The molecules are close enough to each other for their spins to migrate and relocate to other molecules, allowing us to investigate quantum connections of many particles that may lead to new materials."

Each molecule consists of one potassium atom bonded to one rubidium atom. The molecules are polar, with a positive electric charge on rubidium and a negative charge on potassium. This feature means the molecules can be controlled with electric fields and can interact strongly, even when far apart.

"Because our molecules are polar, neighboring molecules in the lattice will interact with each other," JILA/NIST Fellow Deborah Jin says. "When each molecule has multiple neighbors to talk to, these interactions become much more important and affect the entire crystal."

Building the quantum crystal was something of a tour de force in atomic manipulation. While researchers can create a crystal from one atomic gas relatively easily, combining two different atomic gases was difficult. But this was necessary to arrange for the two different atoms to form a molecule. The recipe required a small cloud of rubidium atoms, a class of particles that like to act in unison, and a large cloud of potassium atoms, which tend to be more independent.

The JILA team loaded the optical lattice by overlapping the two clouds to match their densities and energy levels in the intersection so that one of each type of atom tended to accumulate in each well. Researchers then used magnetic fields and lasers to fuse the atom pairs into molecules with the lowest possible vibrational and rotational energy. Remaining stray atoms were flushed out of the trap.

JILA scientists first created ultracold molecules in 2008 and several years ago formed the first molecular crystal, in which the molecules swapped spins. To reduce chemical reactions and extend molecule lifetimes, researchers made the trap wells deeper. Now they've achieved their next goal of filling enough wells to unify the crystal as a system, opening the door for intriguing new quantum phenomena.

The research was funded by NIST, the Air Force Office of Scientific Research, Army Research Office and National Science Foundation.

As a non-regulatory agency of the U.S. Department of Commerce, NIST promotes U.S. innovation and industrial competitiveness by advancing measurement science, standards and technology in ways that enhance economic security and improve our quality of life.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Physicists ที่ JILA ทำของพวกเขา "ควอนตัมคริสตัล" ของโมเลกุล ultracold ค่ามากกว่าเคย โดยบรรจุโมเลกุลประมาณห้าครั้งเพิ่มเติมลงไป คริสตัล denser จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ที่ปลดล็อคความลับของแม่เหล็กและวัสดุอื่น ๆ แปลกมากคริสตัลจริงแก๊สของอนุภาคที่ติดอยู่ในกำเนิด 3 มิติ โดยลำแสงเลเซอร์ได้ กับดัก เรียกโครงตาข่ายประกอบเป็นแสง มีบ่อ - ท้องถิ่นภูมิภาคของพลังงานต่ำ - เช่นการห่อไข่ทำไฟ นักวิจัย maneuvered โมเลกุลเดียวในแต่ละดี สำเร็จกรอกทรายประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ โครงสร้างการได้เปรียบมากกว่าคริสตัลแท้ ขึ้นของโมเลกุลที่ปกติจะไม่ตกผลึกที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์อธิบายใน 6 พฤศจิกายน 2015 ปัญหาวิทยาศาสตร์, * คริสตัล JILA มีประโยชน์สำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล "หมุน" หรือหมุนเวียน ควอนตัมลักษณะการทำงานที่เกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็ก คริสตัล denser จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษา และจำลองผลซับซ้อนเช่นวิธีหมุนสัมพันธ์หรือ entanglement - ควอนตัมเชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติของอนุภาคแยกออกจากกัน - แพร่กระจายผ่านระบบขนาดใหญ่ นักวิทยาศาสตร์อาจใช้ลักษณะพิเศษเหล่านี้ เช่น เพื่อทำให้นวนิยายวัสดุอิเล็กทรอนิกส์หรือโปรแกรมประยุกต์อื่นJILA ดำเนินร่วมกัน โดยสถาบัน มาตรฐานแห่งชาติ และเทคโนโลยี (NIST) และหินมหาวิทยาลัยโคโลราโด"ความหนาแน่นในขณะนี้สูงพอที่จะแนะนำสั่งพิสัย ดังนั้นโมเลกุลที่ทำงานเป็นระบบการเชื่อมต่อกันแทนที่จะเพียงแค่ชุดของอนุภาคแยก JILA/NIST เพื่อนจุนเยกล่าวว่า "โมเลกุลอยู่ใกล้พอกันสำหรับสปินการย้าย และย้ายไปโมเลกุลอื่น ๆ ทำให้เราสามารถตรวจสอบการเชื่อมต่อของควอนตัมของอนุภาคต่าง ๆ ที่อาจทำให้วัสดุใหม่"แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมโพแทสเซียมหนึ่งพันธะกับหนึ่ง rubidium อะตอม โมเลกุลมีขั้ว มีประจุไฟฟ้าบวกบน rubidium และประจุลบในโพแทสเซียม คุณลักษณะนี้หมายถึง โมเลกุลสามารถควบคุมได้ ด้วยไฟฟ้าเขต และสามารถติดต่อขอ แม้ห่างจิ JILA/NIST เพื่อนเบลกล่าวว่า "เนื่องจากโมเลกุลของเรามีโพลาร์ เพื่อนบ้านโมเลกุลในโครงตาข่ายประกอบจะโต้ตอบกัน "เมื่อแต่ละโมเลกุลมีหลายบ้านเพื่อพูดคุย โต้ตอบเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญมาก และผลผลึกทั้งหมด"อาคารเดอะคริสตัลควอนตัมเป็นสิ่งของแรงเดทัวร์ในจัดการอะตอม ในขณะที่นักวิจัยสามารถสร้างแบบคริสตัลจากก๊าซอะตอมหนึ่งค่อนข้างง่าย รวมสองก๊าซอะตอมอื่นได้ยาก แต่นี้ไม่จำเป็นต้องจัดอะตอมแตกต่างกันสองแบบโมเลกุลเป็น สูตรต้องเมฆเล็กของ rubidium อะตอม ชั้นของอนุภาคที่ต้องการดำเนินการพร้อมกัน และก้อนเมฆขนาดใหญ่ของอะตอมโพแทสเซียม ซึ่งมักจะเป็นอิสระมากขึ้นทีม JILA โหลดโครงตาข่ายประกอบแสง โดยซ้อนเมฆสองให้ตรงกับความหนาแน่นและระดับพลังงานในการแยกของพวกเขาที่หนึ่งของอะตอมแต่ละชนิดมีแนวโน้มที่จะสะสมในแต่ละดี นักวิจัยใช้สนามแม่เหล็กและแสงเลเซอร์ฟิวส์คู่อะตอมในโมเลกุลมีต่ำสุดในการหมุน และ vibrational พลังงาน อะตอมที่เหลือหลงทางถูกล้างข้อมูลออกจากกับดักJILA นักวิทยาศาสตร์สร้างโมเลกุล ultracold ครั้งแรกในปี 2008 และหลายปีที่ผ่านมาเกิดผลึกโมเลกุลแรก ซึ่งโมเลกุลสลับสปิน เพื่อลดปฏิกิริยาทางเคมี และขยายอายุการใช้งานของโมเลกุล นักวิจัยทำบ่อดักลึก ตอนนี้ พวกเขาได้ประสบความสำเร็จต่อเป้าหมายของพวกเขาบรรจุบ่อเพียงพอให้นกคริสตัลที่เป็นระบบ การเปิดประตูสำหรับควอนตัมปรากฏการณ์ใหม่น่างานวิจัยได้รับการสนับสนุน โดย NIST กองทัพอากาศสำนักงานวิทยาศาสตร์งานวิจัย สำนัก งานวิจัยของกองทัพบก และ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติเป็นตัวแทนที่ไม่ใช่ข้อบังคับของกรมพาณิชย์ของสหรัฐฯ NIST ส่งเสริมสหรัฐฯ นวัตกรรมและการแข่งขันอุตสาหกรรม ด้วยความก้าวหน้าวิทยาศาสตร์ประเมิน มาตรฐาน และเทคโนโลยีที่เพิ่มความปลอดภัยทางเศรษฐกิจ และพัฒนาคุณภาพชีวิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นักฟิสิกส์ที่ JILA ได้ทำให้พวกเขา "คริสตัลควอนตัม" ของโมเลกุล ultracold ที่มีคุณค่ามากขึ้นกว่าเดิมโดยการบรรจุประมาณห้าครั้งโมเลกุลให้เป็นมัน คริสตัลหนาแน่นจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ปลดล็อกความลับของแม่เหล็กและอื่น ๆ วัสดุที่แปลกใหม่มากขึ้น. คริสตัลเป็นจริงก๊าซของอนุภาคที่ถูกขังอยู่ในรูปแบบ 3 มิติโดยลำแสงเลเซอร์ กับดักที่เรียกว่าตาข่ายแสงมีหลุม - ภูมิภาคท้องถิ่นของพลังงานต่ำ - เหมือนกล่องที่ทำจากไข่แสง นักวิจัยได้ย้ายโมเลกุลเดียวในแต่ละดีประสบความสำเร็จในการกรอกข้อมูลเกี่ยวกับร้อยละ 25 ของคริสตัล โครงสร้างมีความได้เปรียบกว่าคริสตัลจริงตามที่มันถูกสร้างขึ้นมาของโมเลกุลที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ที่ปกติจะไม่ตกผลึก. อธิบายใน 6 พฤศจิกายน 2015 ปัญหาของวิทยาศาสตร์ * คริสตัล JILA จะเป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ในหมู่โมเลกุล ' "สปิน" หรือผลัดเป็นพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับควอนตัมแม่เหล็ก คริสตัลหนาแน่นจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาผลกระทบและรูปแบบที่ซับซ้อนเช่นวิธีการความสัมพันธ์หมุนหรือสิ่งกีดขวาง - การเชื่อมโยงระหว่างควอนตัมของคุณสมบัติแยกอนุภาค - การแพร่กระจายผ่านระบบที่มีขนาดใหญ่ นักวิทยาศาสตร์อาจใช้ผลกระทบเหล่านี้ตัวอย่างเช่นจะทำให้วัสดุใหม่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือโปรแกรมอื่น ๆ . JILA มีการดำเนินการร่วมกันโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยี (NIST) และมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอ. "ความหนาแน่นในผลึกอยู่ในขณะนี้สูง พอที่จะแนะนำการสั่งซื้อในระยะยาวดังนั้นโมเลกุลทำงานเป็นระบบที่เชื่อมต่อกันแทนเพียงคอลเลกชันของอนุภาคแยก "JILA / NIST เพื่อนมิถุนายนเจ้ากล่าวว่า "โมเลกุลอยู่ใกล้พอที่จะแต่ละอื่น ๆ สำหรับสปินของพวกเขาที่จะย้ายและย้ายไปยังโมเลกุลอื่น ๆ ทำให้เราสามารถตรวจสอบการเชื่อมต่อควอนตัมของอนุภาคจำนวนมากที่อาจนำไปสู่วัสดุใหม่." โมเลกุลประกอบด้วยอะตอมโพแทสเซียมหนึ่งผูกมัดกับอะตอมรูบิเดียม โมเลกุลมีขั้วที่มีค่าใช้จ่ายไฟฟ้าเชิงบวกเกี่ยวกับรูบิเดียมและประจุลบในแตสเซียม คุณลักษณะนี้จะหมายถึงโมเลกุลที่สามารถควบคุมด้วยสนามไฟฟ้าและสามารถโต้ตอบอย่างมากแม้ในขณะที่อยู่ห่างไกลกัน. "เพราะโมเลกุลของเรามีขั้วโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงในตาข่ายจะโต้ตอบกับแต่ละอื่น ๆ " JILA / NIST เพื่อนเดโบราห์จินกล่าวว่า "เมื่อแต่ละโมเลกุลมีเพื่อนบ้านหลายคนพูดคุยกับการโต้ตอบเหล่านี้เป็นสิ่งที่สำคัญมากขึ้นและส่งผลกระทบต่อทั้งคริสตัล." อาคารคริสตัลควอนตัมได้รับบางสิ่งบางอย่างของทัวร์เดอบังคับในการจัดการอะตอม ขณะที่นักวิจัยสามารถสร้างคริสตัลจากก๊าซอะตอมหนึ่งที่ค่อนข้างง่ายที่แตกต่างกันรวมสองก๊าซอะตอมเป็นเรื่องยาก แต่นี่เป็นสิ่งจำเป็นที่จะจัดให้มีสองอะตอมที่แตกต่างกันในรูปแบบโมเลกุล สูตรที่จำเป็นต้องใช้ระบบคลาวด์ที่มีขนาดเล็กของอะตอมรูบิเดียมชั้นของอนุภาคที่ชอบที่จะทำหน้าที่ในเวลาเดียวกันและระบบคลาวด์ที่มีขนาดใหญ่ของอะตอมโพแทสเซียมซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นอิสระมากขึ้น. ทีม JILA โหลดตาข่ายแสงโดยที่ทับซ้อนกันสองเมฆเพื่อให้ตรงกับ ความหนาแน่นของพวกเขาและระดับพลังงานในสี่แยกเพื่อที่หนึ่งของแต่ละประเภทของอะตอมมีแนวโน้มที่จะสะสมในแต่ละดี นักวิจัยจากนั้นใช้สนามแม่เหล็กและเลเซอร์ที่จะหลอมรวมคู่อะตอมเป็นโมเลกุลที่มีความเป็นไปได้ต่ำสุดพลังงานการสั่นและการหมุน ที่เหลืออะตอมจรจัดถูกล้างออกจากกับดัก. นักวิทยาศาสตร์ JILA สร้างขึ้นครั้งแรกโมเลกุล ultracold ในปี 2008 และอีกหลายปีที่ผ่านมารูปแบบผลึกโมเลกุลแรกซึ่งในโมเลกุลสลับหมุน เพื่อลดการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและขยายอายุการใช้งานโมเลกุลนักวิจัยที่ทำกับดักหลุมลึก ตอนนี้พวกเขาได้บรรลุเป้าหมายต่อไปของพวกเขาในการกรอกหลุมพอที่จะรวมกันคริสตัลเป็นระบบเปิดประตูสำหรับปรากฏการณ์ควอนตัมที่น่าสนใจใหม่. การวิจัยได้รับทุนจาก NIST, กองทัพอากาศสำนักงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของกองทัพบกสำนักงานวิจัยและวิทยาศาสตร์แห่งชาติ มูลนิธิ. ในฐานะที่เป็นหน่วยงานที่ไม่แสวงหาการกำกับดูแลของกระทรวงพาณิชย์ของสหรัฐฯ, NIST ส่งเสริมนวัตกรรมและการแข่งขันของสหรัฐโดยอุตสาหกรรมก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์การวัดมาตรฐานและเทคโนโลยีในรูปแบบที่ช่วยเพิ่มความมั่นคงทางเศรษฐกิจและปรับปรุงคุณภาพชีวิตของเรา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นักฟิสิกส์ที่ jila ทำให้พวกเขา " ควอนตัมคริสตัล " ของ ultracold โมเลกุลที่มีคุณค่ามากขึ้นกว่าเดิม โดยบรรจุประมาณห้าครั้งมากกว่าโมเลกุลมัน ที่มีคริสตัลจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ปลดล็อกความลับของแม่เหล็กและอื่น ๆวัสดุแปลกใหม่มากขึ้น

คริสตัลเป็นก๊าซของอนุภาคอยู่ในรูปแบบ 3 มิติ ด้วยลำแสงเลเซอร์ กับดัก เรียกว่าเป็นตารางแสงมีบ่อ -- ภูมิภาคท้องถิ่นของพลังงานต่ำ เช่น ห่อไข่ที่ทำจากแสง นักวิจัย maneuvered โมเลกุลเดียวกันเรียบร้อยแล้วกรอกประมาณร้อยละ 25 ของคริสตัล โครงสร้างมีข้อได้เปรียบมากกว่าคริสตัลจริง , มันเป็นวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจโมเลกุลที่ปกติจะไม่ตกผลึก .

อธิบายในพฤศจิกายน 6 , 2015 , ปัญหาของวิทยาศาสตร์* * * * jila คริสตัล เป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล " หมุน " หรือพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับการหมุน , ควอนตัมแม่เหล็ก ที่มีคริสตัลจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาแบบจำลองความซับซ้อนเช่นหมุนหรือพัวพัน -- ควอนตัมความสัมพันธ์เชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติของการแยกอนุภาค -- แพร่กระจายผ่านระบบขนาดใหญ่ นักวิทยาศาสตร์อาจใช้เทคนิคเหล่านี้ตัวอย่างเช่นเพื่อให้วัสดุใหม่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือโปรแกรมอื่น ๆ .

jila เป็นดำเนินการร่วมกันโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ ( NIST ) และมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์

" ความหนาแน่นในผลึก คือตอนนี้สูงพอที่จะแนะนำระยะยาวเพื่อให้โมเลกุลเหมือนเชื่อมโยงระบบแทน เพียงคอลเลกชันของแยกอนุภาค" jila / NIST เพื่อนจุน ท่านบอกว่า " โมเลกุลใกล้เคียงกับแต่ละอื่น ๆสำหรับสปินของพวกเขาที่จะย้ายและย้ายกับโมเลกุลอื่น ๆที่ช่วยให้เราเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อของอนุภาคควอนตัมหลายที่อาจมีวัสดุใหม่ "

แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมรูบิเดียมโพแทสเซียมผูกมัดหนึ่งอะตอม โมเลกุลมีขั้ว ,กับบวก ประจุไฟฟ้าบนรูบิเดียม และประจุลบ ในโพแทสเซียม คุณลักษณะนี้หมายความว่าโมเลกุลสามารถควบคุมด้วยสนามไฟฟ้า และสามารถโต้ตอบอย่างมาก แม้ห่างกัน

" เพราะโมเลกุลของเราขั้วโลก เพื่อนบ้านของตาข่ายจะโต้ตอบกับแต่ละอื่น ๆ " jila / NIST เพื่อนเด " จินกล่าว เมื่อแต่ละโมเลกุลมีเพื่อนบ้านเพื่อพูดคุยกับการโต้ตอบเหล่านี้เป็นสิ่งที่สำคัญมาก และมีผลต่อผลึกทั้งหมด . "

สร้างควอนตัมคริสตัล มันเป็นทัวร์เดอบังคับเกี่ยวกับการจัดการ ในขณะที่นักวิจัยสามารถสร้างคริสตัลจากก๊าซอะตอมค่อนข้างง่าย , การรวมสองก๊าซอะตอมต่าง ๆได้ยาก แต่นี้ต้องจัดให้มีรูปแบบแตกต่างกันสองอะตอมโมเลกุลสูตรอาหารที่ใช้เมฆขนาดเล็กของรูบิเดียมอะตอม ชั้นของอนุภาคที่ทำตัวเป็น เมฆขนาดใหญ่ของโพแทสเซียมอะตอม ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นอิสระมากขึ้น

jila ทีมโหลดตาข่ายแสงโดยสองเมฆเพื่อให้ตรงกับความหนาแน่นและระดับพลังงานในแยกเพื่อให้หนึ่งแต่ละ ประเภทของอะตอมมีแนวโน้มที่จะสะสมในแต่ละหลุมที่ทับซ้อนกันนักวิจัยใช้สนามแม่เหล็กและเลเซอร์แบบอะตอมคู่ เป็นโมเลกุลที่มีพลังงานต่ำสุดที่เป็นไปได้และการสั่นของการหมุน อะตอมหลงเหลือ ขับออกมาจากกับดัก . . .

jila นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นครั้งแรก ultracold โมเลกุลในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเกิดขึ้นครั้งแรกโมเลกุลคริสตัล ซึ่งในโมเลกุลสลับหมุน